Занимала пост министра образования в период 2012–2015 годов. На эту должность ее выдвинула Либерально-демократическая партия Молдовы (ЛДПМ), возглавляемая экс-премьер-министром Владимиром Филатом, который в 2017 году был приговорен к 9-летнему тюремному сроку за коррупцию.

В июле 2015 года, после отставки правительства Кирилла Габурича, ЛДПМ предложила выдвинуть Майю Санду на должность премьер-министра. Ей не удалось сформировать кабинет министров, поскольку лидеры Демократической партии и Либеральной партии, члены Альянса за европейскую интеграцию-3, «отказались разговаривать» с ней.

После этого эпизода Санду заявила о своем «разочаровании в политическом классе» и создала новое политформирование – Партию «Действие и солидарность». В 2016 году она баллотировалась на пост президента Республики Молдова, проиграв во втором туре с 47,89% голосов социалисту Игорю Додону.

Санду получила степень магистра в области публичного управления в Гарвардской школе управления имени Кеннеди в США (2009-2010). Позже она была советником исполнительного директора Всемирного банка в Вашингтоне, округ Колумбия, США (2010-2012).

В 2019 году стала премьер-министром Республики Молдова.

На президентских выборах 1 ноября 2020 года Санду участвует кандидатом от Партии «Действие и солидарность». Вышла во второй тур вместе с Игорем Додоном и в решающем голосовании одерживает победу с 57,72% голосов.